前言

近些年，因为抗浮问题导致的工程事故频繁发生，基础底板抗浮验算问题关注度越来越高。抗浮验算往往和基础形式、地质水位分布、建筑抗浮工程设计等级等因素相关，问题有时候会比较复杂。传统手工验算抗浮有时候不能满足安全设计要求，这时，工程师一般会借助软件进行分析设计。V2版本JCCAD软件“抗浮设计”功能做重新梳理和改进，本文将对软件的相关内容进行阐述。

1、规范要求

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第5.4.3条规定：

图1 《地基规范》抗浮稳定性验算规定

《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019不仅列出了抗浮稳定验算公式，同时对于抗浮稳定安全系数做了更细致的规定，其相关内容如下：

图2 《建筑工程抗浮技术标准》抗浮稳定性验算规定

同时，该标准还对于同一个工程不同区域的抗浮验算做了要求，为部分复杂工程的抗浮稳定验算提供参考，规定如下：

图3《建筑工程抗浮技术标准》区域抗浮内容

2、软件相关功能

2.1 “基础模型”菜单抗浮稳定验算功能

JCCAD软件在“基础模型”菜单的“筏板编辑”菜单下提供“筏板抗浮计算”功能菜单。该菜单目前仅仅支持区域抗浮验算结果的查看与结果输出，为基础设计在建模的时候提供抗浮验算结果做参考，一般适合初步方案阶段的基础设计。

图4 JCCAD基础模型抗浮稳定验算功能及结果输出

其中G为抗力设计值总和，包含上部恒载、基础自重及基础板面恒载、覆土、永久堆积物、抗拔力等。抗力各个工况的组合系数，软件自动按《建筑工程抗浮技术标准》表格6.3.7取值，抗浮设计等级需要用户在“参数”“荷载工况”里指定。

图5 抗力分项系数及软件抗浮设计等级参数

需要说明的是，这里的抗浮验算仅仅统计抗浮验算区域内的各种荷载及水浮力，然后进行抗浮稳定性验算，不考虑结构整体性对荷载分布的影响及整体抗浮效应。

目前软件自动以独立筏板为单位生成抗浮区域，同时用户可以根据工程需要手工指定生成抗浮区域。

2.2 “结果查看”菜单抗浮设计功能

JCCAD软件在“结果查看”菜单里设置“抗浮设计”菜单。该菜单涵盖“基础模型”菜单里的“筏板抗浮计算”功能。同时还增加“局部抗浮稳定性验算”，提供抗浮模型下的位移、反力等分析结果供用户参考。

图6 JCCAD局部抗浮验算结果

“局部抗浮稳定验算”软件计算原理如下：

（1）自动在墙、柱底下生成支座。其中墙的支座和剖分单元数量对应。

（2）处理抗拔承载力。如果工程里布置了抗拔桩或者锚杆，软件会将定义的抗拔承载力作为集中荷载加到桩或者锚杆节点位置。

（3）有限元导荷。所有荷载导算到支座上，包括上部荷载、基础板面荷载及自重、抗拔承载力、水浮力等。

（4）统计支座反力，按规范要求以构件为单位，输出抗浮稳定性验算结果。其中需要注意的是，V2版本新增联合构件抗浮功能，即对于相连墙肢数不超过20的“联合体”，软件会输出该联合体的整体抗浮验算结果，联合体范围内的构件（包括柱子）不单独输出抗浮验算结果，一定程度考虑相连结构构件整体性抗浮。

3、常见问题

3.1 有限元结果桩抗拔力很小，抗拔承载力还有很大富余，但抗浮验算结果却提示局部抗浮不满足，这是什么原因？

原因分析：有限元分析计算的时候默认按普通弹性模型整体分析，没有支座假定，其中荷载的大小及分布、上部刚度、基础刚度、地基刚度等因素都会影响分析结果。而软件在“抗浮设计”菜单里的“局部抗浮验算”菜单下，会在墙、柱下生成支座，然后按有限元方式分析导荷，几乎不考虑整个工程的整体协调性。所以两个结果有差异。

3.2 整体抗浮验算满足，但局部抗浮验算结果有几片剪力墙验算不满足，该怎么处理？

原因分析：软件局部抗浮验算时，是在墙柱底生成支座基础上进行有限元荷载导算，然后统计构件范围内支座上导算的支座反力，按规范要求进行抗浮稳定性验算，没有考虑相连构件的整体性，可能出现单构件抗浮稳定验算结果不满足的情况。

应对措施：因为没有考虑结构整体性，所以部分情况该结果工程实际有一定误差。需要结合弹性模型的位移结果、局部区域抗浮验算结果等综合评判是否存在抗浮问题。V2版本增加了联合构件抗浮验算功能，如果不满足软件联合构件形成条件，也可以手工框选相关区域范围进行区域抗浮稳定性验算，同时参考弹性模型下，该区域相关范围，水浮力组合下位移是否有负值，如果没有或者负值很小，那么说明该区域抗浮稳定性满足要求，此时单构件的抗浮验算结果参考意义不大。

3.3 抗浮验算菜单，抗拔承载力统计结果和手工统计结果不一致，什么原因？

原因分析：如果工程里布置了抗拔桩或者锚杆，软件会将定义的抗拔承载力作为集中荷载加到桩或者锚杆节点位置，然后进行有限元导荷，导荷过程和支座分布、板厚等有一定关系。

结语

JCCAD V2版本抗浮稳定性验算功能从计算方式到结果呈现有很多地方做了提高和改进，能满足一般工程或者复杂工程的抗浮稳定性验算要求。同时也应该注意到，抗浮稳定性问题本身比较复杂，需要广大工程结合软件计算结果，综合考虑实际工程的抗浮稳定性验算问题，最大程度保证工程安全可靠。